柔性板压电作动器的优化位置与主动控制实验研究

对柔性悬臂板主动控制中作动器的优化位置进行研究,其中作动器采用压电形式,优化算法采用粒子群方法,指标函数采用基于能量的可控Gramian优化配置准则。仿真和实验结果显示,粒子群优化算法能够有效地对作动器的优化位置进行计算,尤其适用于多个作动器的位置优化问题,基于作动器最优位置的控制设计能够取得良好的控制效果。

联络巷防水密闭墙稳定性评价与位置优化研究

联络巷防水密闭墙受两次采动的影响,其稳定性关系到相邻工作面的安全回采。针对联络巷防水密闭墙稳定性难以确定这一关键问题,以察哈素煤矿联络巷防水密闭墙为例,采用理论分析,计算分析了不受采动影响下防水密闭墙承受的最大安全水头高度,阐明了防水密闭墙与煤岩柱易失稳的结构弱面;采用数值模拟,分析了一次、两次采动和不同水头高度(6.0、9.0、12.0和15.0 m)下防水密闭墙的受力状态、位移情况以及接触面滑移状态。基于结构弱面分析,采用自主研发的井下采空区防水密闭墙应力、位移监测系统,对密闭墙测点进行了合理布设和监测,最终确定了采动和水压作用下防水密闭墙的最大安全水头高度。在此基础上,对3–1工作面开采侧向支承压力分布规律进行了实测,并对防水密闭墙的位置进行了优化。结果表明:不考虑采动影响,防水密闭墙的最大安全水头高度为12.4 m,防水密闭墙体顶底角以及与煤柱相嵌的接触面为结构弱面,易发生破坏;采动对防水密闭墙有一定的损伤,水压作用加剧了密闭墙与煤柱接触面间的滑移;采动和水压作用下防水密闭墙所能承受的最大水头高度为9.0 m,警戒水位线的水头高度为7.2 m;工作面侧向压力峰值区约在10.5~12.5 m处,建议防水密闭墙布置在距离采空区侧大于15.0~20.0 m,以避开支承压力峰值。研究结果可为类似矿井防水密闭墙的稳定性评估与位置优化提供理论基础与应用参考。

局部贴敷阻尼层空间管路有限元建模及贴敷位置优化

为了降低处于服役阶段的航空发动机管路的有害振动,描述了一种在管体表面局部贴敷黏弹性阻尼层对管路进行减振的方法,主要包括阻尼层-空间管路系统动力学有限元建模及阻尼层贴敷位置优化。在建模上,基于ANSYS平台建立了满足寻优算法调用的阻尼层-空间管路参数化有限元模型。同时,整个模型引入了两种阻尼,分别是卡箍的支撑阻尼和黏弹性阻尼层的材料阻尼。在贴敷位置优化方面,创建了以阻尼层贴敷位置为设计变量、以1阶最大共振响应最小为优化目标的优化模型,并给出了采用遗传算法对该优化模型进行求解的流程。最后进行了实例研究,用搭建的贴敷阻尼层空间管路试验系统校验了所创建的阻尼层-空间管路分析模型的合理性。在此基础上,执行了阻尼层位置优化,获得了在可移动范围内使共振响应最小的阻尼层贴敷位置方案,并通过与5种随机方案的数值比较证明了优化结果的合理性。

桥址岸坡凸出部地震影响评价及墩台位置优化

凸起边坡场地的地形地震影响性评价对工程稳定性尤其重要。依托特大桥桥址边坡案例,利用极限平衡法和有限元数值模拟方法,研究了考虑风化带影响的凸出部在不可变水平地震放大系数(规范方法)和可变水平地震放大系数分别作用下,边坡稳定性和变形随临坡距离变化关系。研究结果表明:①考虑风化带影响的凸出部受到地震放大作用影响较大的是强风化带,而中微风化带受地震放大效应影响较小。②当临坡距离为23 m时,满足地震稳定性,且考虑风化带影响的凸出部在不可变水平地震放大系数(规范方法)和可变水平地震放大系数作用下稳定性系数变化趋势较一致。③为保证该桥址边坡开挖地形的地震稳定性,墩台外侧距离坡面距离不小于15~23 m,若选择低值需采取强加固措施,选择高值可采取一般处置措施。为考虑风化带的凸出地形的高陡边坡桥位地震工况设计提供一定指导。

基于模态阻尼指标的空间杆系结构作动器位置优化

针对空间杆系结构作动器的位置优化问题,本文基于线性二次型最优控制理论(LQR),建立了空间杆系结构振动的主动控制系统,提出了目标控制模态的模态阻尼最大化的作动器位置优化准则.采用四角锥网架结构和Levy型索穹顶结构来验证本文方法的有效性,并在控制效果和控制能量输入两方面与常用的模态控制力方法进行了对比分析.结果表明:随着作动器数量的增加,本文方法的控制效果和控制能量输入比模态控制力方法提升更快;在作动器数量相同或控制能量输入相同时,本文方法对外界激励的控制效果优于模态控制力方法.

大型薄壁件多点位自动化柔性支撑系统的位置优化研究

为解决多点位柔性工装系统在夹持大型薄壁件过程中需要满足定位形变量控制问题,基于“N-2-1”定位原理,针对均布算法局限,提出一种不依赖于外部操作者就能按照自生成原理实现系统的位置优化方法,并通过有限元软件Abaqus建立了大型薄壁件多点定位数值模型,采用先整体再局部依次进行位置优化。结果表明:优化后的支撑点位布局合理,系统资源利用率高,与单一整体位置优化相比,添加局部位置优化能够以最少支撑点位使得航空薄壁件更易达到工程要求;而对于局部存在缺陷无法进行支撑,则需考虑特定情况,调整相应支承机构点沿减小工件加工变形的最敏感方向移动,在局部变形较大的地方优化支撑点的数目,使得其变形相对于初始变形量显著下降,并且吸附压力也满足工程要求。

基于微粒群算法薄钢板磁场推算中的位置优化

基于积分方程法进行薄钢板两侧磁场推算时方程离散化后容易呈现病态,提出了一种依据磁场计算和剖分单元数进行测量点数的优化方法.该方法利用随机类微粒群(PSO)优化算法确定相应的测量位置分布,不但解决了测量位置优化问题,而且需要的测量点数较少,推算精度大大提高.通过钢板实验中2组不同测量位置的磁场推算实例,验证了优化位置的有效性.

基于空间参数的空调温度传感器位置优化研究

由传感器测量并反馈的室温数据是房间空调器运行控制的重要参数。建筑空间内温度分布的差异导致同一时间传感器位于不同位置时的反馈结果不同,最终影响室温控制的稳定性和空调能耗水平。研究了建筑空间内不同位置的传感器对室温控制的稳定性和空调能耗水平的影响。实验选取住宅空间内20个测点,在实测温度数据基础上通过聚类分析用于分类测点类别,利用有限元分析软件对其他不同尺寸的房间情况进行了仿真模拟,建立了传感器最优位置的搜索模型,提出用修正参数来调整传感器初始位置的方法。为改善室内空调器的运行状况提供了理论和实践上的支持。

低磁类舰船内外磁场推算中的位置优化

针对利用磁体模拟法进行低磁类舰船内外磁场换算时,方程离散后容易呈现病态的问题,根据内部测量数据的变化趋势,提出了一种先限定某些位置作为优化测量点,再利用微粒群算法优化其它的优化位置的方法。不但解决了测量位置优化问题,而且需要的测量点数较少。通过两组不同测量位置的磁场推算实例,验证了优化位置的有效性,其推算精度符合工程实际需求。

大跨空间结构中黏滞阻尼器的位置优化研究

随着科技的进步和工程需求的不断提升,大跨空间结构得以在各个领域及行业中广泛应用。而黏滞阻尼器是大跨空间结构中重要的辅助构件,优化其位置不仅可提升大跨空间结构的稳定性,还能保障位置选择的精准度。鉴于此,本文针对大跨空间结构中黏滞阻尼器的位置优化因素进行了深入研究,提出相应的优化方案。研究结果表明,合理的位置选择可显著提高结构的抗震性能和稳定性。

基于正则化参数的变电站地化线路安装位置优化方法

当前变电站地化线路安装位置定位方式设定为独立标定,并不精准可靠,容易导致后期综合线路费用增加,为此提出对基于正则化参数的变电站地化线路安装位置优化方法的设计与分析。根据当前的优化需求,先进行中心化处理,依据正则化参数的调整,提高定位的精准度,进行正则反演定位机制与参数设置。基于此,设计正则化参数变电站地化线路安装位置优化模型,采用同步追踪与修正的方式来实现安装位置优化。测试结果表明:针对选定的测试线路,在进行安装位置优化的过程中,所耗费的综合线路费用明显降低,这说明此次设计的正则化参数的变电站地化线路安装位置优化应用效果更佳,可控性强,具有实际的应用价值。

物料运输设备的位置控制优化设计

介绍了自动化生产线中承担物料运送任务的物料运输设备的部件和功能,分析了常用的物料运输设备位置控制方法及其存在的不足,提出了在位置控制系统中增加称重器和编码器的优化的位置控制方案和参数计算方法,并建立仿真模型,通过仿真模型辅助确定位置控制系统相关参数。

压电减振机敏柔性板上的布片位置优化研究

将Ｄ优化法推广应用于二维悬臂机敏柔性板上的压电传感／执行器的位置优化研究中，并用实验证明了该方法的合理性，为进一步深入开展机敏柔性板的振动主动控制奠定了良好的基础。

管道阴极保护体系阳极位置优化的研究

探讨了管道阴极保护中阳极位置的优化模型．从静态场理论出发，研究了下列函数关系：（１）阳极位置对阳极电阻（介质回路电阻）及通电点电位的影响；（２）阳极位置对阳极电场及沿线保护电位分布的影响．根据组成管道阴极保护电位不同成分之间的比例关系，将阳极距离（从０到∞）划分为三个区，重点讨论了近距区和远距区阳极位置的优化问题．

无线传感网络移动节点位置并行微粒群优化策略

网络节点位置优化是无线传感网络研究的核心问题之一.无线传感网络通常由固定节点和少量移动节点构成,传统的虚拟力导向算法无法解决固定节点对移动节点优化的约束.该文针对这一问题,提出了基于并行微粒群算法的优化策略.微粒群算法具有适于解决连续空间多维函数优化问题、能快速收敛至全局最优解的特点.并行框架提高了算法的运行效率,降低了算法的运算复杂度,使算法能够满足无线传感网络的需求.通过并行微粒群算法搜索不同状态下无线传感节点的最优位置,使无线传感网络能够利用移动节点实现网络结构的动态重组,最大化网络覆盖范围,提高网络测量可靠性.实验证明,并行微粒群优化策略能快速有效地实现无线传感网络移动节点位置优化.

基于改进遗传算法的大跨机库柱间消能支撑的位置优化研究

大跨维修机库动力特性复杂,针对该类结构的减震研究则刚刚起步。结合大跨机库的地震响应特点,采用布置柱间消能支撑来进行机库结构地震响应的被动控制。结合减震结构优化模型特点与主要优化算法的数学原理,选取遗传算法作为结构减震装置位置优化分析工具,并在Matlab遗传工具箱基础上进行改进以提高寻优效率,通过编制目标函数程序实现改进遗传算法在结构被动控制系统位置优化分析中的应用。最后设置两类不同的适应度函数,分别进行机库结构减震位置优化与考虑阻尼器耗能效率的减震方案优化分析,结果表明遗传算法以及相应的优化程序可以有效地实现机库结构减震位置优化分析。

梁振动控制中压电作动器的位置优化准则

以输入的控制信号能量最小为目标,提出了梁结构振动控制中压电作动器的位置优化准则,基于压电片层合简支弹性梁的模态振动方程,给出了反映各压电作动器上控制电压与模态控制力之间关系的控制电压影响系数的表达式;详细推导了控制信号能量的表达式,并根据控制能量最小的准则对压电作动器的位置进行优化.数值分析中,对梁结构的振动控制过程进行系统仿真,比较了相同衰减时间下压电作动器位于梁表面不同位置时系统输入能量的大小.数值模拟所得的最优位置与理论结果非常吻合,验证了该准则的正确性.

水平井钻井水力振荡器安放位置优化与试验

水平井钻井中时常遇到摩阻高、托压、钻速低的问题,而水力振荡器是解决这类问题的有效手段之一,由于常规钻柱摩阻预测无法考虑水力振荡器影响,对水力振荡器的最佳安放位置仍然存在争议.为此,考虑水力振荡器产生轴向振动的影响,基于Dahl动态摩擦模型和常规刚杆模型建立了钻柱动态摩阻计算模型,并以井口实测的大钩载荷验证了该模型的准确性,分析了水平井摩阻分布特征和规律,并优化了水力振荡器的安放位置,最后开展现场验证试验.结果 表明,钻柱动态摩阻计算模型计算得到的大钩载荷与实测数据一致性好、精度高,最大误差13.19%,平均误差仅4.90%;苏里格气田试验区水平井斜井段的最佳安放位置距离钻头60~ 80 m,水平井段的最佳安放位置距离钻头60 ~ 100 m;现场试验结果表明,斜井段械钻速提高了39.01%,水平段机械钻速提高了41.57%,提速效果明显.

粘弹性阻尼器在结构减震控制中的位置优化研究

提出一种粘弹性阻尼器优化设置的新型优化数学模型,同时考虑了地震作用下的三种结构控制指标。首先假定优化模型的五种加权系数组合,在阻尼器数量一定的前提下,利用遗传算法对不同形式的结构在四类场地条件地震动作用下的粘弹性阻尼器进行位置优化。然后引入两个性能评价指标,对五种系数组合情况时阻尼器最优布置下的结构反应进行分析研究,使阻尼器布置方案能体现综合控制效果上的最优,得到不同情况下加权系数的建议取值组合。数值算例验证了新模型的有效性,最后,对粘弹性阻尼器优化布置方面提出几点有意义的结论。

弹性连杆机构振动主动控制中作动器与传感器的位置优化

对机构振动主动控制中作动器和传感器位置的优化问题进行了研究。基于对连杆机构受控子系统能控度、能观度和剩余子系统能控度、能观度的分析 ,确定了能够综合反映主动控制器作动和检测能力及避免“溢出”的性能指标函数 ,建立了相应的优化模型 ,在此基础上 ,采用约束变尺度法对该优化问题进行了求解。最后 ,通过算例说明了本文方法的可行性和正确性。